Question

20．某探究小組用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應(yīng)過程中溶液紫色消失的方法，研究影響反應(yīng)速率的因素．實驗條件作如下限定：所用KMnO₄酸性溶液的濃度可選擇0.01mol?L^-1、0.001mol?L^-1，催化劑的用量可選擇0.5g、0g，實驗溫度可選擇298K、323K．每次實驗KMnO₄酸性溶液的用量均為4mL、H₂C₂O₄溶液（0.1mol?L^-1）的用量均為2mL．
（1）請完成以下實驗設(shè)計表：

實驗 編號	T/K	催化劑的 用量/g	KMnO4酸性溶液 的濃度/mol?L-1	實驗?zāi)康?/TD>
①	298	0.5	0.01	（Ⅰ）實驗①和②探究KMnO4酸性溶液的濃度對該反應(yīng)速率的影響； （Ⅱ）實驗①和③探究溫度對該反應(yīng)速率的影響； （Ⅲ）實驗①和④探究催化劑對該反應(yīng)速率的影響
②
③
④

（2）某同學對實驗①和②分別進行三次實驗，測得以下實驗數(shù)據(jù)（從混合振蕩均勻開始計時）

KMnO4酸性溶液的濃度/mol．L-1	溶液褪色所需時間t/min
	第1次	第2次	第3次
0.01	14	13	11
0.001	6	7	7

計算用0.001 mol?L^-1 KMnO₄酸性溶液進行實驗時KMnO₄的平均反應(yīng)速率1×10^-4mol•L^-1•min^-1（忽略混合前后溶液體積的變化）．
（3）若不經(jīng)過計算，直接看表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系是否可行？否．若不可行（若認為可行則不填），請設(shè)計可以通過直接觀察褪色時間長短來判斷的改進方案取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的目用控制變量法設(shè)計實驗，實驗①②的溫度、催化劑的用量相同，只有濃度不同；實驗①③中只有溫度不同，其他條件相同；實驗①④中只有催化劑的用量不同，其他條件相同；
（2）根據(jù)0.01mol•L^-1KMnO₄酸性溶液前后三次褪色時間差距較大，應(yīng)舍去，所以用0.001mol•L^-1KMnO₄酸性溶液三次褪色來計算：先求出反應(yīng)開始時c（KMnO₄），然后求出三次褪色的平均時間，最后根據(jù)ν（KMnO₄）=$\frac{△c}{△t}$來求解；
（3）根據(jù)KMnO₄的物質(zhì)的量不同來分析．

解答 解：（1）由實驗?zāi)康目芍�，探究濃度、溫度、接觸面積對化學反應(yīng)速率的影響，
則實驗①②的溫度、催化劑的用量相同，只有濃度不同；實驗①③中只有溫度不同，其他條件相同；實驗①④中只有催化劑的用量不同，其他條件相同，
故答案為：

實驗編號	T/K	催化劑的用量/g	KMnO4酸性溶液的濃度/mol•L-1	實驗?zāi)康?/TD>
①				a．實驗①和②探究KMnO4酸性溶液的濃度對該反應(yīng)速率的影響； b．實驗①和③探究溫度對該反應(yīng)速率的影響； c．實驗①和④探究催化劑對該反應(yīng)速率的影響；
②	298	0.5	0.001
③	323	0.5	0.01
④	298	0	0.01

（2）反應(yīng)開始時：c（KMnO₄）=$\frac{0.001mol/L×0.004L}{0.004L+0.002L}$=0.00067 mol•L^-1
反應(yīng)時間：△t=$\frac{6min+7min+7min}{3}$=6.7min  
KMnO₄的平均反應(yīng)速率：ν（KMnO₄）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.00067mol/L}{6.7min}$=1×10^-4 mol•L^-1•min^-1．
故答案：1×10^-4 mol•L^-1•min^-1；
（3）從表中數(shù)據(jù)可知，相同體積的0.01mol/LKMnO₄酸性溶液是0.001mol/LKMnO₄酸性溶液10倍，但反應(yīng)的時間卻比其反應(yīng)時間的二倍左右，由反應(yīng)速率計算公式（v=$\frac{△c}{△t}$）可得出，此實驗條件下KMnO₄酸性溶液的濃度越大反應(yīng)速率越快；因根據(jù)直接看表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系，需滿足高錳酸鉀的物質(zhì)的量相同，濃度不同的草酸溶液；
故答案為：否；取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)．

點評 本題主要結(jié)合實驗考查了外界條件對化學反應(yīng)速率的影響，反應(yīng)速率的計算，培養(yǎng)了學生分析問題、解決問題的能力．